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温升对滚珠丝杆的影响

滚珠丝杆运转时,温升会影响到机械传动系统的精度,特别是高速且高精度的机械。 以下是影响滚珠丝杆温升的因素:

温升的因素基本是这三种:(1) 预压力 (2) 润滑 (3) 预拉

(1) 预压力的影响
为避免造成机械传动系统的任何失步,提高螺帽刚性是很重要的,然而要提高螺帽刚性,必须使螺帽预压力达 到一定水准。施加预压力于螺帽会增加螺牙的摩擦扭矩,并使工作时的温升提高。

HIWIN建议,中重预压为8%的动负荷;中预压为6%~8%;中轻预压为4%~6%;轻预压为4%以下,预压力最 重不得超过10%的动负荷,以获得到最佳的寿命及较低的温升效应。

(2) 润滑的影响
润滑油的选择直接影响滚珠丝杆的温升。HIWIN滚珠丝杆须採以油或油脂其中一项的润滑,一般建议以轴承 润滑油为滚珠丝杆油润滑,油脂则建议以锂皂基的油脂。油品黏度选用是依操作速度、工作温度及负荷情形来做 选择。图4.31说明油品黏度、工作温度与温升的关係。

当工作情况为高速低负载时最好选用低黏度油品;低速高负载时则建议使用黏度高油品。 一般来讲,高速时建议使用润滑油为40℃时黏度指数范围为32~68 cSt (ISO VG 32~68)(DIN  51519);而低速时,建议使用的润滑油为40℃时黏度指数范围为90 cSt (ISO VG 90)以上。应用于高速且重负载,必须以强製冷却来降低温度,且可藉由中空螺杆通入冷却油来达到冷却效果。

(3) 预拉的影响
滚珠螺杆温升时,热应力效应会使螺杆伸长,使螺杆的长度变得不稳定。其伸长量可藉由M40公式求出,此伸 长量可藉由预拉来做补偿;而预拉补偿的目标值就是图面所标示的负T值。过大的预拉会烧坏支撑轴承,因此HIWIN 建议採用小于5℃的预拉值,但若螺杆直径超过50mm时也不适合做预拉;螺杆直径大就需要大的预拉力,因此导致 支撑轴承过热而烧坏。HIWIN建议约以3℃的温升做为补偿值T的基准 (螺杆每1000mm约 -0.02~-0.03mm)。不同的 应用需要不同的T值,有关T值的问题请与HIWIN工程人员联繫。


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